9 Классификация диэлектриков по виду поляризации.

К первой группе можно отнести диэлектрики, обладающие в основном только электронной поляризацией, например неполярные и слабополярные твердые вещества в кристаллическом и аморфном состояниях (парафин, сера, полистирол), а также неполярные и слабополярные жидкости и газы (бензол, водород и др.).

Ко второй группе относятся диэлектрики, обладающие одновре­менно электронной и дипольно-релаксационной поляризациями. Сюда принадлежат полярные (дипольные) органические, полужид­кие и твердые вещества (масляно-канифольные компаунды, эпоксидные смолы, целлюлоза, некоторые хлорированные углеводороды и т. п.)'.

Третью группу составляют твердые неорганические диэлектрики с электронной, ионной и ионно-электронно-релаксационной поля­ризациями. В этой группе целесообразно выделить две подгруппы материалов ввиду существенного различия их электрических харак­теристик:

1) диэлектрики с электронной и ионной поляризациями,

2) диэлектрики с электронной, ионной и релаксационными по­ляризациями.

К первым преимущественно относятся кристаллические веще­ства с плотной упаковкой ионов [кварц, слюда, каменная соль, корунд, рутил]. Ко вторым принадлежат неоргани­ческие стекла, материалы, содержащие стекловидную фазу (фар­фор, микалекс), и кристаллические диэлектрики с неплотной упа­ковкой частиц в решетке.

Четвертую группу составляют сегнетоэлектрики, характеризую­щиеся спонтанной, электронной, ионной и электронно-ионно-релаксационной поляризациями: сегнетова соль, метатитанат бария и др.

10 Диэлектрическая проницаемость газов

Газообразные вещества характеризуются весьма малыми плот­ностями вследствие больших расстояний между молекулами. По­этому диэлектрическая проницаемость всех газов незначительна и близка к единице. Поляризация газа может быть чисто электронной или же дипольной, если молекулы газа полярны, однако и для полярных газов основное значение имеет электронная поляризация. Диэлектрическая проницаемость газа тем выше, чем больше радиус молекулы.

Зависимость диэлектрической проницаемости газа от темпера­туры и давления определяется изменением числа молекул в единице объема газа n₀. Это число про­порционально давлению и обратно про­порционально абсо­лютной температуре. Зависимость диэлектрической проницаемости обычно характеризуется выражением: Формула дает возможность вычислить относительное из­менение диэлектрической проницаемости при повышении температуры на один градус. Эта величина носит наименование темпера­турного коэффициента диэлектрической проницаемости.

Величину ТК неполярного газа можно найти по выражению

:

Зависимость диэлектрической проницаемости газа от давления характеризуется выражением

. Число молекул в ед. объема газа n₀ определяется с помощью.

11 Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков

Жидкие диэлектрики могут быть построены из неполярных мо­лекул или из полярных (дипольных). Значения диэлектрической проницаемости неполярных жидкостей не­велики и близки к значению квадрата по­казателя преломления света n².

Зависимость диэлектрической проницае­мости неполярной жидкости от температу­ры связана с уменьшением числа молекул в единице объема. Значение ди­электрической проницаемости неполярных жидкостей обычно не превышает 2,5, а значение ди­электрической проницаемости полярных жидкостей 3,5-6,0. Влияние температуры и частоты на диэлек­трическую проницаемость неполярной жид­кости показано на рис. а, б..

Сильнополярные жидкости, характеризующиеся очень высоким значением диэлектрической проницаемости, например вода, этиловый спирт, не могут найти практиче­ского применения в качестве диэлект­риков вследствие их большой проводи­мости. Температурная зависимость диэлект­рической проницаемости полярных жид­костей имеет более сложный характер, чем неполярных смотри рис. 1-3. Величину ТК для различных тем­ператур чаще всего находят методом графического дифференцирования кривой  (t) (при f = сonst), как это показано на рис. 1-3. Значительное влияние на  дипольной жидкости оказывает частота рис. 1-4 представлена зависимость  от частоты для полярной жидкости. Пока частота настолько мала, что диполи успевают следовать за полем,  велика и близка к значению определенному при постоянном напряжении. Когда же частота становится настолько большой, что молекулы уже не успевают следовать за изменениями поля, диэлектрическая проницаемость уменьшается, приближаясь к значению , обусловленному электронной поляризацией (=n²). Частота f₀, при которой начинается сниже­ние  (рис. 1-4), определяется с помощью выражения: .Время релаксации молекул т₉ связано с частотой f₀ следующим соотношением: .